54373

Министерство образования Республики Беларусь
Учебно-методическое объединение вузов Республики Беларусь
по естественнонаучному образованию
УТВЕРЖДАЮ
Первый заместитель Министра образования
Республики Беларусь
________________ А.И. Жук
20.04.2009 г.
Регистрационный № ТД-G.191/тип.
ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА
Типовая учебная программа
для высших учебных заведений
по специальности 1-31 04 01 Физика (по направлениям)
(1-31 04 01-02 Физика (производственная деятельность))
СОГЛАСОВАНО
Председатель Учебно-методического
объединения вузов Республики
Беларусь по естественнонаучному
образованию
________________ В.В. Самохвал
24.10.2008
СОГЛАСОВАНО
Начальник управления высшего и
среднего специального образования
Министерства образования
Республики Беларусь
________________ Ю.И. Миксюк
20.04.2009
Первый проректор Государственного
учреждения образования
«Республиканский институт высшей
школы»
________________ И.В. Казакова
07.04.2009
Эксперт-нормоконтролер
________________ С.М. Артемьева
07.04.2009
Минск 2009
2
СОСТАВИТЕЛЬ:
В.И. Яшкин – доцент кафедры общей математики и информатики
Белорусского
государственного
университета,
кандидат
физикоматематических наук, доцент.
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Кафедра информационно-измерительной техники и технологии
Белорусского национального технического университета;
И.В. Белько – заведующий кафедрой прикладной математики и
экономической кибернетики Учреждения образования «Белорусский
государственный
экономический
университет»,
доктор
физикоматематических наук, профессор.
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:
Кафедрой физики полупроводников и наноэлектроники физического
факультета Белорусского государственного университета
(протокол № 9 от 22.12.2006);
Научно-методическим советом Белорусского государственного университета
(протокол № 3 от 27.03.2008);
Научно-методическим советом по физике учебно-методического объединения
по естественно-научному образованию
(протокол № 3 от 28.03.2008).
Ответственный за выпуск: В.И. Яшкин
3
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Основная цель дисциплины – дать практические навыки использования
графических возможностей программного обеспечения персонального
компьютера для изложения технических идей с помощью чертежа при
решении задач микроэлектроники.
Инженерная графика относится к базовым общеинженерным
дисциплинам, хорошее освоение которой – необходимое условие овладения
фундаментальными инженерными дисциплинами и
эффективного
использования компьютерных систем для автоматизации проектирования и
производства микроэлектронных устройств, интегральных схем. Дисциплина
использует
знания
из
различных
областей
микроэлектроники,
начертательной геометрии, теории вероятностей, информатики, теории
графов. Рассматриваются основные понятия видеосистемы персонального
компьютера, принципы работы с графическими редакторами и их
форматами, топологическое описание электронных схем. Рассматриваются
способы визуализации при аналитических и эмпирических методах расчета,
проектировании и контроле качества. Отбор материала для лабораторных
работ и методика его изучения базируются на практических задачах,
возникающих в работе инженеров. Программа учитывает также современные
потребности смежных и специальных дисциплин в физическом образовании
студентов.
В результате изучения дисциплины «Инженерная графика» студенты
должены:
знать
 алгоритмические основы компьютерной графики,
 основные
характеристики видеосистемы персонального компьютера,
сканеров и принтеров,
 методы построения сборочного и топологического чертежей,
 форматы графических данных,
 методы распознавания образов,
уметь
 выполнять проекты с помощью изученного программного обеспечения,
 проводить инженерные расчеты с помощью компьютерных систем,
 выполнять расчет и построение изображений логических элементов,
 применять элементы начертательной геометрии в инженерной практике.
Программа отражает профессиональную направленность дисциплины и
учитывает современные потребности в инженерном образовании студентовфизиков. Программа составлена по модульному принципу, позволяющему
учитывать динамику достижений в области электроники и программного
обеспечения. В программе заложены возможности для освоения методик
инженерной графики в наноэлектронике.
Общее количество часов – 92; аудиторное количество часов – 34, из
них: лекции – 16 часов, лабораторные занятия – 18 часов.
4
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№
Название темы
п/п
1
Аппаратное и программное
обеспечение инженерной графики
2
Распознавание образов
3
Компьютерная графика
4
Топологическое описание
электронных схем. Элементы
теории графов
5
Визуализация в методиках
моделирования ИС
Итого
Лекции
Всего
2
Лаб.
занятия
2
4
4
4
2
4
6
6
8
10
2
4
6
16
18
34
4
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
1. Аппаратное и программное обеспечение инженерной графики
Введение. Предмет и задачи инженерной графики. Взаимосвязь с
другими дисциплинами. Задачи инженерной графики в микроэлектронике.
Аппаратное обеспечение. Технические характеристики. Архитектуры
микропроцессоров. Видеосистема персонального компьютера. Мониторы на
жидких кристаллах. Плазменные мониторы. Технологии CD/DVD.
Принтеры. Сканеры. Плоттеры. Программное обеспечение инженерной
графики. CAE-системы. Системы CAD/CAM/PDM.
2. Распознавание образов
Растровая графика. Бинарные изображения. Полутоновые изображения.
Векторная графика. Кодирование изображений. Графические редакторы.
Форматы данных. Системы технического зрения. Устройства с ПЗС.
Вероятностные методы в распознавании образов. Датчики Бюффона.
Технологии и алгоритмы обработки изображений интегральных микросхем.
3. Компьютерная графика
Элементы начертательной геометрии. Проекции. Сечения. Способы
преобразования чертежа. Алгоритмические основы построения 2D- и 3Dизображений. Технологии программного рендеринга. Применение
графических возможностей CAD- и CAE-систем.
5
4. Топологическое описание электронных схем
Элементы теории графов. Топологические множества и матрицы.
Топологические схемы. Сборочный и топологический чертежи. Размещение
элементов ИС на базовых матричных кристаллах. Визуализация
топологических множеств. Автоматизация составления топологических
множеств.
5. Визуализация в методиках моделирования ИС
Моделирование электронных схем. Визуализация в моделях
электронной теории полупроводников. Визуализация решений моделей в
технологии микроэлектроники. Практический расчет и построение
изображений логических элементов. Визуализация в оптимальном
проектировании ИС. Вероятностно-графические методы контроля качества.
ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Рекомендуемые темы тестов, контрольных работ и коллоквиумов
Тесты:
1. Мультимедийные и графические форматы.
2. COM-технологии. Обмен данными в API-структурах.
3. Алгоритмы обработки изображений интегральных микросхем.
4. Сегментация изображений интегральных микросхем.
Контрольные работы:
1. Расчет изображений в компьютере (программный рендеринг).
2. Построение сечений тел вращения.
3. Моделирование вольт-амперных характеристик транзисторов.
Коллоквиумы:
1. Топологические схемы.
2. Алгоритмы построения распознающего устройства.
Рекомендуемые темы рефератов
1. Экспорт-импорт данных в системах CAD/CAM/PDM.
2. Методология моделирования интегральных микросхем.
3. Математические модели монтажно-коммутационного пространства.
4. Графика в имитационном и аналитическом моделировании.
5. Многоканальные изображения ИС.
6. Проецирование по методу третьего угла.
7. Инженерная графика в технологии производства печатных плат.
6
8. Графические возможности и форматы SPICE-программ.
9. Технологии мультидоменного физического моделирования с применением ненаправленных графов.
10. Графические возможности программы MicroWind.
11. Графические возможности программы MicroCAP.
12. Математические алгоритмы трехмерной векторной графики.
13. Сборочный и топологический чертежи гибридной ИС.
14. Сборочный и топологический чертежи полупроводниковой ИС.
15. Алгоритмические основы цветных изображений.
Рекомендуемая литература
Основная
1. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: Учеб. пособие
для вузов /О.В Алексеев [и др.]; под общ. ред. О.В. Алексеева. – М.:
Высшая школа, 2000. – 479 с.
2. Ильин, В.Н. Основы автоматизации схемотехнического проектирования
/В.Н. Ильин. – М.: Энергия, 1979. – 392 с.
3. Нелаев, В.В. Введение в микроэлектронику /В.В. Нелаев. – Минск:
БГУИР, 1999.– 107 с.
4. Разевиг, В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-CAP /
В.Д. Разевиг. – М.: Энергия, 2006. – 392 с.
5. Ткачев, Д. AutoCAD 2004. Самоучитель /Д. Ткачев. – СПб.: Питер, 2003.–
262 с.
6. Федотов, Н.Г. Методы стахостической геометрии в распознавании образов
/Н.Г. Федотов. – М.: Радио и связь, 1990. – 144 с.
7. Чекмарев, А.А. Инженерная графика /А.А. Чекмарев. – М.: Высшая школа,
2000. – 365 с.
8. Яшкин, В.И. Введение в графические методы моделирования ИС: учеб.метод. пособие для студентов физ. фак. БГУ /В.И. Яшкин. – Минск: БГУ,
2005.– 40 с.
Дополнительная
1. Абламейко, С.В. Обработка изображений: технологии, методы,
применение /С.В. Абламейко, Д.М. Лагуновский. – Минск: Амалфея,
2000. – 304.
2. Дьяконов, В. Mathematica 4: учебный курс /В. Дьяконов. – СПб.: Питер,
2001. – 656 с.
3. Степаненко, И.П. Основы микроэлектроники: Учеб. пособие для вузов
/И.П. Степаненко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Лаборатория Базовых
Знаний, 2000. – 488 с.